DE102020201268A1

DE102020201268A1 - Radarvorrichtung, dreidimensionales Antennenmodul für eine Radarvorrichtung und Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls

Info

Publication number: DE102020201268A1
Application number: DE102020201268.7A
Authority: DE
Inventors: Constantin Bauer; Miroslav Knezevic
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-08-05

Abstract

Es wird eine Radarvorrichtung (10) mit einer Leiterplatte (20) und einem dreidimensionalen Antennenmodul (30) vorgeschlagen. Die Leiterplatte (20) weist eine Leiterbahn (21) an einer Oberseite der Leiterplatte (20) auf. Das dreidimensionale Antennenmodul (30) ist auf der Oberseite der Leiterplatte (20) angeordnet. In dem dreidimensionalen Antennenmodul (30) sind ein Hohlraum (31) eines Hohlleiters (32) der Radarvorrichtung (10) sowie ein oberhalb des Hohlleiters (32) angeordneter Strahlformer (34) ausgebildet. Ferner werden ein dreidimensionales Antennenmodul (30) für eine Radarvorrichtung (10) sowie ein Verfahren (40) zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls (30) vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung, insbesondere eine Radarvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein dreidimensionales Antennenmodul für einer solchen Radarvorrichtung sowie ein Verfahren zum Bilden eines solchen dreidimensionalen Antennenmoduls.
Im Bereich Radartechnik, insbesondere für Anwendungen im Automotive-Bereich, sind planare, zweidimensionale (2D)-Radarantennen bekannt. Aus verschiedenen Gründen wie z.B. Performance, Bauraum, Kosten, etc. können bekannte Antennen für verschiedene Anwendungen zum Teil jedoch nicht alle geforderten Voraussetzungen erfüllen.
Es sind beispielsweise ferner Techniken zur Herstellung oder Fertigung von dreidimensionalen (3D) Radarantennen bekannt, die jedoch kostenintensiv und daher ungeeignet für Radaranwendungen im Automobilbereich sein können. Insbesondere können bekannte Verfahren nicht für kostengünstige Großserien geeignet sein. Bekannte kostengünstigere Verfahren können dagegen beispielsweise eine für Kraftfahrzeug-Anwendungen erforderliche Fertigungsgenauigkeit nicht erreichen.
Beispielsweise ist aus der CN 2005/10077387.1 eine Wellenleiter-Hornarray-Flachfeldantenne bekannt, die eine obere leitende Platte, eine mittlere leitende Platte, eine streifenleitende Schicht und eine untere leitende Platte umfasst. Die obere Oberfläche der oberen leitenden Platte ist mit einer Vielzahl von Hornlöchern in einer Anordnung versehen. Die leitfähige Zwischenschichtplatte ist am unteren Abschnitt der leitfähigen Deckschichtplatte angeordnet, und ein Wellenleiterdurchgangsloch, das der hohlraumförmigen Leitung auf der unteren Oberfläche der leitfähigen Deckschichtplatte entspricht, ist in der oberen Oberfläche der mittleren Schicht vorgesehen. Nachteilig kann der mehrteilige Aufbau mit der Vielzahl an Platten sowie die komplexe Geometrie der Platten sein, die ein Herstellen der Flachfeldantenne mit einer erforderlichen Genauigkeit von Feinstrukturen erschweren kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Konzepte bereitzustellen, um dreidimensionale Antennenstrukturen mit einer erhöhten Genauigkeit und/oder mit reduzierten Fertigungskosten bereitstellen zu können.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung, die zusätzliche Vorteile bewirken können, sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in Verbindung mit den gezeigten Figuren beschrieben.
Entsprechend wird eine Radarvorrichtung umfassend eine Leiterplatte und ein dreidimensionales Antennenmodul vorgeschlagen. Die Leiterplatte umfasst zumindest eine Leiterbahn an einer Oberseite der Leiterplatte. Das dreidimensionale Antennenmodul ist an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet. In dem dreidimensionalen Antennenmodul sind zumindest ein Hohlraum eines Hohlleiters (z.B. eines Wellenleiters) der Radarvorrichtung sowie ein oberhalb des Hohlraums bzw. Hohlleiters angeordneter Strahlformer (z.B. Hornstrahler) ausgebildet.
Beispielsweise ist das dreidimensionale Antennenmodul direkt mit der Oberseite der Leiterplatte verbunden. Der Hohlraum des dreidimensionalen Antennenmoduls kann an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls angeordnet sein und nach unten hin mit einer Öffnung ausgebildet sein. Der Hohlraum bildet beispielsweise zumindest einen seitlichen Abschluss des Hohlleiters der Radarvorrichtung aus. Zum Beispiel sind die Seitenwände des Hohlraums geschlossen und elektrisch leitfähig. Beispielsweise ist der Hohlraum zumindest bereichsweise auch nach oben hin mit einem elektrisch leitfähigen Material abgeschlossen. Die Wände des Hohlraums können somit den oberen und seitlichen Abschluss des Hohlleiters im dreidimensionalen Antennenmodul ausbilden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Leiterbahn unter dem Hohlraum bzw. unter der Öffnung des dreidimensionalen Antennenmoduls angeordnet ist, sodass die Leiterbahn einen unteren Abschluss des Hohlleiters ausbildet. Mit anderen Worten kann der Hohlraum des dreidimensionalen Antennenmoduls durch Zusammensetzen von dreidimensionalem Antennenmodul und Leiterplatte mittels der Leiterbahn der Leiterplatte von unten geschlossen werden, sodass ein von allen Seiten geschlossener Hohlleiter der Radarvorrichtung gebildet werden kann.
Durch das Bereitstellen des Hohlraums für den Hohlleiter an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls kann der Hohlraum im Antennenmodul leichter und/oder kostengünstiger hergestellt werden, da in dem dreidimensionalen Antennenmodul beispielsweise kein geschlossener Hohlraum gebildet werden muss. Beispielsweise ermöglicht das vorgeschlagene Design des Antennenmoduls oder der Antennenstruktur, dass für die Leiterplatte auf ein kostenintensives Hochfrequenz-Substrat verzichtet werden kann, da das Radarwellensignal im Hohlleiter oberhalb der Leiterplatte geführt werden kann. Dementsprechend kann die Leiterplatte beispielsweise kostengünstig als eine Standard-Leiterplatte, z.B. eine FR-4 Leiterplatte oder Leiterplatte mit ähnlichen Eigenschaften, ausgebildet sein. Insbesondere kann auf spezielle Leiterplatten aus Material für geringe dielektrische Verluste verzichtet werden, da die Wellenführung im Hohlleiter vorgesehen ist, wobei der Hohlleiter aufgrund des Designs beispielsweise (ganz oder nahezu) bis zu einem Radarchip auf der Leiterplatte geführt werden kann, durch den eine elektromagnetische Welle (z.B. Radarwelle) in den Hohlleiter eingespeist werden kann.
Das dreidimensionale Antennenmodul kann ferner im Bereich des Strahlformers Abstrahlelemente aufweisen, um ein Radarsignal z.B. mit einer vordefinierten Abstrahlcharakteristik abstrahlen zu können. Entsprechend ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Radarvorrichtung vorgesehen, dass das dreidimensionale Antennenmodul zumindest ein Abstrahlemement umfasst, das in einem Verbindungsbereich (z.B. vertikaler Verbindungsbereich) zwischen Hohlleiter und Strahlformer angeordnet ist. Über das Abstrahlelement kann die im Hohlleiter geführte Radarwelle durch den Strahlformer von der Radarvorrichtung abgestrahlt werden. Beispielsweise kann eine Mehrzahl an zahnförmig geformten Abstrahlelementen vorgesehen sein. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Abstrahlelementes kann beispielsweise auf das Anordnen von Abstrahlelementen im Hohlraum selbst verzichtet werden. Mit anderen Worten ist zwischen Hohlraum und Strahlformer eine Öffnung vorgesehen, in welche ein oder mehrere Abstrahlelemente eingreifen. Das Abstrahlelement kann somit an der Oberseite des Hohlleiters angeordnet sein. Im Gegensatz zu Konzepten mit Anordnung der Abstrahlelemente innerhalb des Hohlleiters unterhalb des Strahlformers kann beispielsweise eine geringere Rückreflektion der Radarwelle zurück in den Hohlleiter bewirkt werden (z.B. verringerter Eingangsreflexionsfaktor der Radarvorrichtung im Gegensatz zu Abstrahlelementen im Hohlleiter selbst). Ferner kann durch die vorgeschlagene Anordnung das dreidimensionale Antennenmodul beispielsweise einfacher und/oder kostengünstiger gefertigt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das dreidimensionale Antennenmodul eine Mehrzahl an Abstrahlelementen umfasst, die zahnförmig von Längsseiten des Verbindungsbereiches aus (z.B. der Länge nach) je abwechselnd in den Verbindungsbereich hineinragen. Beispielsweise greift ein erstes Abstrahlelement von einer ersten Längsseite in die Öffnung ein und erstreckt sich zur zweiten Längsseite, ohne diese jedoch zu berühren. Ein benachbartes zweites Abstrahlelement kann entsprechend von der zweiten Längsseite in die Öffnung eingreifen und sich zur ersten Längsseite erstrecken, ohne diese jedoch zu berühren. Die Anordnung der Mehrzahl an Abstrahlelementen kann beispielsweise in Verbindung mit dem darüber angeordneten Strahlformer eine Abstrahlcharakteristik der Radarvorrichtung beeinflussen.
Die Radarvorrichtung kann ferner einen Radarchip umfassen, der auf der Leiterplatte angeordnet ist. Der Radarchip kann unterhalb des dreidimensionalen Antennenmoduls angeordnet sein, sodass das dreidimensionale Antennenmodul eine Abschirmung des Radarchips bewirkt. Zum Beispiel ist an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls eine Ausnehmung vorgesehen, unter welcher der Radarchip positioniert werden kann. Beispielsweise führt ein Hohlleiter vom Radarchip aus zu einem Bereich des dreidimensionalen Antennenmoduls mit Abstrahlelementen und einem Strahlformer (z.B. Abstrahlstruktur oder Antenne des Antennenmoduls), während oberhalb des Radarchips das dreidimensionale Antennenmodul geschlossen ist und somit eine Abschirmung bewirken kann. Das dreidimensionale Antennenmodul kann somit z.B. ermöglichen, auf zusätzliche Abschirmelemente (z.B. Metallabschirmungen) für den Radarchip zu verzichten, wodurch z.B. eine Kostenersparnis und/oder geringerer Bedarf an Bauraum bewirkt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das dreidimensionale Antennenmodul ein Oberteil, z.B. ein metallisiertes oberes Kunststoffteil, und ein Unterteil, z.B. ein metallisiertes unteres Kunststoffteil, zwischen denen ein elektrisch leitfähiges Blech mit Abstrahlelementen (z.B. gestanzte Abstrahlelemente, ausgeschnittene Abstrahlelemente, gelaserte Abstrahlelemente, etc.) angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das dreidimensionale Antennenmodul mehrteilig ausgebildet sein, z.B. mit mehreren gestapelten bzw. geschichteten und miteinander verbundenen Elementen. Dabei kann z.B. im unteren Element der Hohlraum ausgebildet sein, im mittleren Element das Abstrahlelement ausgebildet sein und/oder im oberen Element der Strahlformer ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann das dreidimensionale Antennenmodul dreiteilig ausgebildet sein oder aus drei verbundenen Elementen bestehen. Auf diese Weise kann eine Fertigung des dreidimensionalen Antennenmoduls vereinfacht werden. Beispielsweise weisen die verschiedenen Elemente Strukturen unterschiedlicher Größe auf, die kostengünstig mittels verschiedener Verfahren geformt werden können. Beispielsweise ist zur Fertigung der Abstrahlelemente ein genaueres Fertigungsverfahren (z.B. Feinstanzen) notwendig, als zur Fertigung des Hohlraums und/oder des Strahlformers. Durch den mehrteiligen Aufbau mit verschiedenen Elementen können die Elemente z.B. in unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden und anschließend zum dreidimensionalen Antennenmodul verbunden werden. Beispielsweise kann der Aufbau durch die Verwendung von nur drei Elementen dennoch einfach gehalten werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist zumindest ein dem Strahlformer zugeordnetes Absorberelement an der Oberfläche des dreidimensionalen Antennenmoduls parallel zu einer Längsseite des Strahlformers bereitgestellt. Der Absorber kann durch einen an der Oberseite des dreidimensionalen Antennenmoduls angebrachten Absorberstreifen oder durch einen parallel zum Strahlformer ausgebildeten Graben mit elektrisch leitfähiger Oberfläche im dreidimensionalen Antennenmodul ausgebildet sein. Beispielsweise können mehrere Absorberelemente an einem Strahlformer angeordnet sein. Die Absorber können die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne beeinflussen. Wenn mehrere Antennenelemente oder Abstrahlstrukturen (z.B. eine Mehrzahl an Strahlformern mit korrespondierenden Abstrahlelementen) in der Radarvorrichtung vorgesehen sind kann durch den Absorber beispielsweise eine Kopplung zwischen zwei solcher Antennenelemente verringert oder vermieden werden.
Beispielsweise weist eine Oberflächenöffnung des Strahlformers ein Länge-zu-Breite-Verhältnis mit einem Faktor von zumindest drei (oder zumindest vier und/oder von höchstens zehn) auf. Beispielsweise ist der Strahlformer in einem Seitenquerschnitt des Strahlformers zumindest in einem oberen Bereich hornförmig ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung kann auf der Oberfläche des dreidimensionalen Antennenmoduls eine Abdeckung (z.B. Deckel oder Radom) aus einem Kunststoff angeordnet sein. Ein Material der Kunststoffabdeckung kann so gewählt sein, dass die Kunststoffabdeckung keinen Einfluss auf die Abstrahlung von Radarsignalen der Radarvorrichtung hat. Auf diese Weise kann ein Radarsensor mit einer vorgeschlagenen Radarvorrichtung bereitgestellt werden, der z.B. einen in Automotive-Anwendungen erforderlichen Schutz der Radarvorrichtung gegenüber Umwelteinflüssen aufweist.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein dreidimensionales Antennenmodul für eine Radarvorrichtung, beispielsweise eine zuvor oder nachfolgend beschriebene Radarvorrichtung. Das dreidimensionale Antennenmodul umfasst einen Hohlraum für einen Hohlleiter des dreidimensionalen Antennenmoduls und einen oberhalb des Hohlraums angeordneten Strahlformer. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass der Hohlraum an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls angeordnet ist und nach unten hin geöffnet ist. Der Hohlraum kann insbesondere frei von elektrisch leitfähigen Abstrahlelementen sein. Beispielsweise ist ein elektrisch leitfähiges Abstrahlelement im Übergangsbereich zwischen dem Hohlraum für den Hohlleiter und dem Strahlformer angeordnet.
Ein derartiges Antennenmodul kann z.B. auf einer Leiterplatte mit einer Leiterbahn angeordnet werden, sodass die Leiterbahn den Hohlraum von unten abschließen kann und die Leiterbahn gemeinsam mit dem dreidimensionalen Antennenmodul einen Hohlleiter ausbildet. Beispielsweise kann das vorgeschlagene dreidimensionale Antennenmodul verwendet werden, um kostengünstig und/oder mit verringertem Fertigungsaufwand eine Radarvorrichtung mit Hohlleitern und Antennenstrukturen bereitzustellen.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein dreidimensionales Antennenmodul für eine Radarvorrichtung. Das dreidimensionale Antennenmodul umfasst einen Hohlraum für einen Hohlleiter des dreidimensionalen Antennenmoduls und einen oberhalb des Hohlraums angeordneten Strahlformer. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest ein Abstrahlelement (z.B. eine Mehrzahl an Abstrahlelementen) zwischen dem Hohlraum und dem Strahlformer angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Anordnung von Abstrahlelementen im Hohlraum selbst vermieden werden, was z.B. eine einfachere Fertigung des dreidimensionalen Antennenmoduls und/oder eine verbesserte Abstrahlung von Radarsignalen mittels des dreidimensionalen Antennenmoduls ermöglichen kann.
Gemäß einem Beispiel ist vorgesehen, dass das dreidimensionale Antennenmodul zumindest zwei miteinander verbundene, gestapelte Elemente umfasst. Beispielsweise ist das Antennenmodul aus schichtförmig gestapelten, z.B. blechförmigen Elementen gebildet. Die miteinander verbundenen gestapelten Elemente können eine laterale Erstreckung aufweisen, die um ein Mehrfaches größer ist, als eine vertikale Erstreckung der jeweiligen Elemente. Der mehrteilige Aufbau des dreidimensionalen Antennenmoduls kann eine einfachere und kostengünstigere Herstellung ermöglichen, die beispielsweise für eine Massenfertigung geeignet ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines oberen Elementes des dreidimensionalen Antennenmoduls. Dabei wird im oberen Element ein Strahlformer ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass zumindest eine Oberfläche des oberen Elementes im Bereich des Strahlformers elektrisch leitfähig gebildet wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Blechteils als mittleres Element des dreidimensionalen Antennenmoduls. Dabei wird in dem mittleren Element zumindest ein Abstrahlelement geformt. Ferner ist ein Bereitstellen eines unteren Elementes des dreidimensionalen Antennenmoduls vorgesehen. Dabei wird im unteren Element ein Hohlraum für einen Hohlleiter ausgebildet. Zumindest eine Oberfläche des unteren Elementes im Bereich des Hohlraums wird elektrisch leitfähig gebildet.
Nach dem Bereitstellen der separaten Elemente für das Antennenmodul ist ein Verbinden des oberen Elements, des mittleren Elements und des unteren Elements zum dreidimensionalen Antennenmodul vorgesehen.
Das mittlere Element weist beispielsweise verglichen mit dem oberen oder unteren Element kleinere Strukturen auf (z.B. filigrane Abstrahlelemente), welche gleichzeitig eine hohe Anforderung an die Maßhaltigkeit (z.B. Genauigkeit der Strukturgrößen) haben. Beispielsweise könnten solche feinen Details im Mikrospritzguss hergestellt. Das gesamte Antennenarray (z.B. mit oberem und unterem Element) hingegen ist z.B. ein, für Spritzgussverhältnisse, verhältnismäßig großes oder massives Bauteil. Hierdurch entsteht z.B. ein Spannungsfeld zwischen hohen Schussgewichten und großen dickwandigen Geometrien gegenüber sehr feinen lokalen Details im Bereich der Abstrahlelemente. Dies erschwert die Fertigbarkeit mit ausreichender Maßhaltigkeit im Spritzgussverfahren mit einem einzigen Fertigungsschritt.
Durch das Herstellen des dreidimensionale Antennenmodul aus mehreren Elementen dagegen kann z.B. vorteilhafterweise nur das mittlere Element in einem für kleine Strukturen geeigneten Verfahren hergestellt werden und das obere und/oder untere Element in einem kostengünstigeren, z.B. etwas ungenaueren Verfahren. Dadurch können beispielsweise Herstellungskosten reduziert werden. Die Herstellung des mehrteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls mit nur drei Schichten kann im Gegensatz zu bekannten Herstellungsverfahren (gemäß denen beispielsweise ein geschlossener Hohlleiter in der Antennenstruktur geformt wird) einfacher sein.
Beispielsweise umfasst das Bereitstellen des unteren Elements und/oder des oberen Elements ein Formen eines Spritzgussteils und ein Bereitstellen einer leitenden Oberfläche des Spritzgussteils mittels Oberflächenmetallisierung. Beispielsweise kann je die gesamte Oberfläche metallisiert werden oder nur die je für die Antennenfunktion relevanten Bereiche (z.B. Wände des Hohlraums, Wände des Strahlformers und/oder Absorberstrukturen).
Beispielsweise umfasst das Verbinden der Elemente zumindest eines aus Verkleben, Verschrauben, Verhaken, Heißverstemmen und/oder Reflow-Löten. Dadurch kann beispielsweise ein einfaches Verbinden ermöglicht werden. Beispielsweise können die Verbindungsmittel in den Elementen angeordnet werden, sodass das Verbinden ohne eine Bauraumvergrößerung erfolgen kann.
Mittels Heißverstemmen kann beispielsweise eine stabile Verbindung erreicht werden. Beispielsweise weist eines der Elemente einen oder mehrere Zapfen (z.B. Nietköpfe) auf, die beim Verbinden geschmolzen und umgeformt werden können. Reflow-Löten oder Wiederaufschmelzlöten kann z.B. eine effiziente Fertigung des dreidimensionalen Antennenmoduls direkt auf einer Leiterplatte ermöglichen (z.B. gemeinsam mit dem Anbringen von anderen Bauteilen auf der Leiterplatte). Dazu kann Weichlot (z.B. Lotpaste) je auf der Leiterplatte und zwischen den Elementen aufgebracht werden. Die bestückte Leiterplatte kann anschließend erhitzt werden, sodass das in der Lotpaste enthaltene Lot schmilzt und die Elemente des dreidimensionalen Antennenmoduls miteinander verbunden werden. Dabei kann mit der mechanischen Verbindung z.B. gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen den Elementen bewirkt werden.
Weiterbildungen des dreidimensionalen Antennenmoduls sowie des Verfahrens zum Herstellen eines dreidimensionalen Antennenmoduls betreffen Merkmale von Weiterbildungen wie sie bereits im Zusammenhang mit der beschriebenen Radarvorrichtung beschrieben sind. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und die entsprechenden Merkmale gelten auch in Verbindung mit dem dreidimensionalen Antennenmodul sowie dem Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Antennenmoduls als offenbart.
Einige Beispiele von Vorrichtungen werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. In den Figuren strukturelle oder funktional gleiche Elemente werden gleichbleibend bezeichnet. Einzelne Merkmale, die nur in einzelnen Figuren dargestellt sind können ebenso mit in anderen Figuren gezeigten Vorrichtungen kombiniert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenschnittansicht einer beispielhaften Radarvorrichtung;
2 ein Ausführungsbeispiel einer Antennenstruktur eines Antennenmoduls in räumlicher Darstellung und in schematischer Seitenschnittansicht;
3 eine räumliche Darstellung eines beispielhaften dreidimensionalen Antennenmoduls von Vorderseite und Rückseite;
4 a - c das beispielhafte dreidimensionale Antennenmodul, eine Leiterplatte und eine verbundene Radarvorrichtung;
5 ein schematisches Beispiel eines durch ein dreidimensionales Antennenmodul abgeschirmten Radarchips;
6 einen beispielhaften Verfahrensablauf zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls;
7 eine Explosionszeichnung eines beispielhaften dreiteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls mit einer Detailansicht von Abstrahlelementen;
8 a, b schematische Beispiele zum Verbinden von Elementen eines mehrteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls; und
9 a-d ein Beispiel eines dreidimensionalen Antennenmoduls mit Hohlräumen zur Verbindung zwischen Abstrahlelementen und einer Aussparung für einen Radarchip in verschiedenen Perspektiven.

1 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer beispielhaften Radarvorrichtung 10. Die Radarvorrichtung 10 umfasst eine Leiterplatte 20 mit einer Leiterbahn 21 an einer Oberseite der Leiterplatte 20. Ein dreidimensionales Antennenmodul 30 ist auf der Oberseite der Leiterplatte 20 angeordnet. Es ist zu erkennen, dass in dem dreidimensionalen Antennenmodul 20 ein Hohlraum 31 eines Hohlleiters 32 der Radarvorrichtung ausgebildet ist.
Das dreidimensionale Antennenmodul 30 umfasst einen Grundkörper 30a der zumindest eine elektrisch leitfähige Oberfläche 30b aufweist. Dabei kann die Oberfläche 30b des gesamten Grundkörpers 30a elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Alternativ kann die Oberfläche 30b des Grundkörpers 30a nur in den Bereichen des Hohlraums 31, eines Strahlformers 34, von Absorbern, z.B. Absorberstrukturen 35a, 35b und/oder von Abstrahlelementen 36 elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Insbesondere sind Seitenwände 31a, 31b des Hohlraums 31 elektrisch leitfähig ausgebildet.
Der Hohlraum 31 ist an einer Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 ausgebildet, wobei der Hohlraum 31 nach unten hin geöffnet ist, bevor das dreidimensionale Antennenmodul 30 auf der Leiterplatte 20 montiert wird. Der Hohlleiter 32 (Wellenleiter) wird somit gemeinsam durch die Antenne (z.B. dreidimensionale Antennenmodul 30) und die Leiterplatte 20 (z.B. PCB) gebildet. Grundsätzlich ist der Wellenleiter durch ein geschlossenes Hohlprofil mit elektrisch leitfähiger Oberfläche ausgebildet. Es wird ein Design eines Wellenleiters bzw. Hohlleiters 32 vorgeschlagen, bei dem die Antenne (z.B. das dreidimensionale Antennenmodul 30) den oberen Teil des Wellenleiters bildet. Die elektrische Leitfähigkeit kann z.B. über eine geeignete Oberflächenbeschichtung sichergestellt werden. Geschlossen wird der Wellenleiter durch eine auf der Leiterplatte 20 (z.B. PCB) aufgebrachte Leiterbahn 21 (z.B. Kupferbahn). Diese bildet dann die Unterseite des Wellenleiters. Somit wird der Hohlleiter 32 nicht wie gemäß anderen Konzepten in einer Antenne allein gebildet, sondern durch die Kombination zweier Bauteile, der Leiterplatte 20 und dem dreidimensionale Antennenmodul 30 (s. auch 4a-c).
Durch das vorgeschlagene Design können sich einige Vorteile ergeben: Es ist z.B. lediglich eine kostengünstige Kupferbahn auf einem normalen Substrat (z.B. FR4-Substrat) und kein kostenintensives HF-Substrat (Hochfrequenz-Substrat, z.B. aus teurerem Spezialmaterial für geringe dielektrische Verluste) notwendig. Beispielsweise lässt sich eine solche Radarvorrichtung 10 vereinfacht Herstellen, wodurch geringere Fertigungskosten ermöglicht werden können. Die Kombination der Leiterplatte 20 und des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 können ferner eine niedrigere Bauweise des gesamten Antennenmoduls (z.B. folglich auch der Radarvorrichtung 10) und somit einen reduzierten Platzbedarf bewirken.
Gemäß einem Aspekt wird eine spezielle Position der Abstrahlelemente 36 des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 vorgeschlagen. Eine Radarantenne setzt sich z.B. aus dem Wellenleiter (z.B. Hohlleiter 32 unterhalb des Strahlformers 34), dem Abstrahlelement 36, dem Strahlformer 34 und ggf. einem Absorber 35a, 35b zusammen. Gemäß anderen Konzepten werden die Abstrahlelemente 36 im Wellenleiter integriert, also innerhalb des Hohlleiters 32 bzw. Hohlraums 31 angeordnet. Die Abstrahlelemente 36 der hier vorgestellten Antenne sind dagegen nicht im Wellenleiter positioniert, sondern sind im Übergang von Wellenleiter 32 zu Strahlformer 34 vorgesehen. 1 zeigt ein Abstrahlelement 36 in einer Öffnung 37 zwischen dem Hohlraum 31 und dem Strahlformer 34. Hierdurch kann z.B. eine breitbandige Anpassung der Antenne bzw. der Radarvorrichtung 10 ermöglicht werden. Der gezeigte Strahlformer 34 ist ein Hornstrahler und erstreckt sich beispielsweise vom Abstrahlelement 36 nach oben bis zu einer Ebene 34a an der Oberseite des dreidimensionalen Antennenmoduls 30.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer einzelnen Antennenstruktur (z.B. Abstrahlstruktur) eines Antennenmoduls 30 in räumlicher Darstellung (links) und in schematischer Seitenschnittansicht (rechts). Beispielsweise ist im dreidimensionalen Antennenmodul 30 eine Mehrzahl solcher Antennenstrukturen vorgesehen. Dabei ist zu erkennen, dass in der Verbindungsebene zwischen Hohlleiter 32 und Strahlformer 34 eine Mehrzahl an zahnförmigen Abstrahlelementen 36a, 36b angeordnet ist. Die Abstrahlelemente 36a, 36b greifen im Wechsel von beiden Längsseiten der Öffnung 37 in die Öffnung 37 ein (z.B. kammförmiger Eingriff oder Zahneingriff; s. dazu auch 7 rechte Abbildung).
In der linken Abbildung ist zu erkennen, dass eine Längsbegrenzung 34b des Strahlformers 34 durch den Grundkörper 30a bereitgestellt ist. In der rechten Abbildung ist zu erkennen, dass die Absorber 35a, 35b verschiedenartig ausgebildet sein können. Beispielsweise weisen beide Absorber 35a, 35b eine selbe Breite b₁ , b₂ , jedoch verschiedene Höhen (z.B. Vertiefungen im Grundkörper 30a) h₁ und h₂ auf. Beispielsweise ist eine Breite b₃ des Hohlraums 31 größer als eine Höhe h₃ des Hohlraums 31 (z.B. doppelt so groß). Eine Höhe h₄ der Abstrahlelemente 36a, 36b kann zum Beispiel weniger als der Hälfte der Höhe h₃ entsprechen (z.B. 20% der Höhe h₃ ). Die genauen Abmessungen können z.B. abhängig von der Frequenz zu sendender Radarsignale gewählt sein.
3 zeigt eine räumliche Darstellung eines beispielhaften dreidimensionalen Antennenmoduls 30 von einer Vorderseite 33a und von einer Rückseite 33b. Das dreidimensionale Antennenmodul 30 kann zum Beispiel als Antennenarray bezeichnet werden. Auf dem dreidimensionalen Antennenmodul 30 sind beispielhaft sieben Antennenstrukturen ausgebildet, an deren Längsseiten an der Vorderseite 33a Absorber 35a, 35b ausgebildet sind. Die zahnförmigen Abstrahlelemente 36a, 36b sind von beiden Seiten durch die jeweiligen Öffnungen des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 hindurch zu erkennen.
4 α-c zeigen das beispielhafte dreidimensionale Antennenmodul 30 (z.B. Antennenarray), eine Leiterplatte 20 (z.B. PCB mit Kupfer-Leiterbahnen) und eine Radarvorrichtung 10 (z.B. Radarmodul), die durch Verbinden der beiden Elemente entsteht. Auf der Leiterplatte 20 sind Leiterbahnen 21 zu erkennen, die von einem Radarchip 22 (z.B. CPU; z.B. MMIC: Monolithic Microwave Integrated Circuit) zu jeweiligen Strahlformern 34 des Antennenmoduls 30 führen. Durch Hohlräume 31 des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 oberhalb der Leiterbahnen 20 kann ein jeweiliger Hohlleiter 32 zur Wellenübertragung von Radarchip 22 zu den jeweiligen Abstrahlelementen 36 bzw. Strahlformern 34 der Antennenstrukturen bereitgestellt werden (vgl. dazu insbesondere auch 9a - 9d).
Es ist ferner zu erkennen, dass der Radarchip 22 unterhalb eines geschlossenen Bereichs des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 angeordnet werden kann. Auf diese Weise überdeckt das dreidimensionale Antennenmodul 30 den Radarchip 22 und kann somit zugleich als Abschirmung (engl.: shielding) für den Radarchip 22 genutzt werden.
5 zeigt ein schematisches Beispiel eines durch ein dreidimensionales Antennenmodul 30 abgeschirmten Radarchips 22. In der Seitenansicht ist eine Öffnung oder Aussparung 38 an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 ausgebildet, in welcher der Radarchip 22 aufgenommen ist. Zum Beispiel ist der Radarchip 22 in der Aussparung 38 eingeschlossen und vollständig von elektrisch leitfähigem Material umgeben. Aufgrund der elektrisch leitfähigen Oberfläche 30b des Grundkörpers 30a stellt das dreidimensionale Antennenmodul 30 eine Abschirmung für den Radarchip 22 bereit.
Beispielsweise wird also eine Integration der Abschirmung für Radarchips 22 (z.B. MMIC Shields) in der Antennenstruktur vorgeschlagen. Bei planaren Antennen müssen die Radarchips 22 (z.B. MMICs) durch separate Metallabschirmungen (z.B. metal-shields) gegen Störstrahlung geschützt werden. Die Abschirmung oder shielding-Funktion kann gemäß vorgeschlagenen Konzepten durch gezielte Aussparungen 38 bei einer dreidimensionalen Antenne 30 integriert werden. Voraussetzung hierfür ist beispielsweise eine durchgängig elektrisch leitende Oberfläche. Durch die Funktionsintegration können zusätzliche Bauteile und somit Kosten eingespart werden.
6 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls 30. Beispielsweise kann für das Bereitstellen exakter Abmessungen des dreidimensionalen Antennenmoduls 30, insbesondere der Dimensionen der Abstrahlelemente 36, eine einteilige Herstellung schwierig oder zu teuer sein.
Es wird ein Verfahren 40 zum Herstellen einer dreidimensionalen Antennenmoduls 30 vorgeschlagen. Das Verfahren 40 umfasst ein Bereitstellen 41 eines oberen Elementes 301 (vgl. nachfolgende 7) des dreidimensionalen Antennenmoduls 30, wobei im oberen Element 301 ein Strahlformer 34 ausgebildet ist. Das Verfahren 40 umfasst ferner ein Bereitstellen 42 eines elektrisch leitfähigen Blechteils 302 als mittleres Element 302 des dreidimensionalen Antennenmoduls 30, wobei in dem mittleren Element 302 zumindest ein Abstrahlelement 36 geformt ist. Das Verfahren 40 umfasst ferner ein Bereitstellen 43 eines unteren Elementes 303 des dreidimensionalen Antennenmoduls 30, wobei im unteren Element 303 ein Hohlraum 31 für einen Hohlleiter 32 ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst ferner, z.B. als letzten Schritt, ein Verbinden 44 des oberen Elements 301, des mittleren Elements 302 und des unteren Elements 303.
Das Verfahren 40 kann ein Fertigungsverfahren für eine großserientaugliche Radarantenne mit Abstrahlelementen außerhalb des Wellenleiters ermöglichen. Die Antenne (z.B. dreidimensionale Antennenmodul 30) kann aufgrund besonderer Anforderungen an die Maßhaltigkeit in einer mehrteiligen hybriden Fertigungsweise hergestellt werden. Im Folgenden werden entsprechende Fügeverfahren beschrieben.
Wenn z.B. aus technischen oder kostentechnischen Gründen eine einteilige Fertigung des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 nicht möglich ist, kann die Antenne in einer mehrteiligen Hybridbauweise gefertigt werden. Die Ober- und Unterseite (z.B. oberes Element 301 und unteres Element 303) der Antenne kann hierbei im herkömmlichen Kunststoffspritzguss mit anschließender Oberflächenmetallisierung hergestellt werden. Die Abstrahlelemente 36 haben z.B. hohe Anforderungen an Maßhaltigkeit und sind aufgrund der, im Verhältnis zur restlichen Antenne, sehr kleinen Merkmale z.B. nur schwer im Spritzguss zu fertigen. Daher können diese z.B. über einen Feinstanzprozess aus einem Blech (z.B. mittleres Element 302; z.B. eine Kupfer- oder Messinglegierung) gefertigt werden.
Der anschließende Fügeprozess der Einzelteile (Verbinden 44) kann über verschiedene Techniken realisiert werden. Beispielsweise kann ein Verkleben der Einzellagen und/oder Verschrauben der Einzellagen erfolgen. Beispielsweise kann eine Verbindung mittels (Ring-)Schnapphaken in Kunststoffteilen erfolgen (z.B. mittlere Metalllage 302 mit Abstrahlelementen 36 wird z.B. verpresst; s. z.B. 8a). Beispielsweise kann ein Heißverstemmen mit der Leiterplatte 20 erfolgen (s. z.B. 8b)
7 zeigt eine Explosionszeichnung eines beispielhaften dreiteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls 30 mit einer Detailansicht von Abstrahlelementen 36a, 36b. Die drei Elemente 301, 302, 303 (z.B. metallisiertes Kunststoffoberteil, Metall-Abstrahlelemente und metallisiertes Kunststoffunterteil) können mittels zuvor beschriebener Techniken verbunden werden. Das mittlere Element 302 weist eine Mehrzahl an Abstrahlelementen 36a, 36b (hier sieben Abstrahlelemente pro Antennenöffnung) auf, die rechts in einer Detailansicht A (nicht maßstabsgetreu) dargestellt sind.
Es ist zu erkennen, dass die zahnförmigen Abstrahlelemente 36a, 36b aus dem mittleren Element 302 herausragend der Länge der Öffnung 37 nach je abwechselnd in die Öffnung 37 hineinragen. Dabei bleibt zwischen dem jeweils hervorstehenden Abstrahlelement und der gegenüberliegenden Seite der Öffnung 37 je ein freier Spalt, der eine durchgängige Öffnung 37 pro Antennenstruktur bewirkt.
8 a und 8b zeigen schematische Beispiele zum Verbinden von Elementen eines mehrteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls. In 8a sind am unteren Element 303 Schnapphaken 303a angebracht, die durch das mittlere Element 302 hindurchgeführt werden können und in einer Öffnung 301a des oberen Elementes einhaken können. Alternativ kann umgekehrt auch das obere Element 301 Schnapphaken aufweisen. Dadurch kann das mittlere Element 302 zwischen dem oberen Element 301 und dem unteren Element 303 verklemmt werden.
8b zeigt ein Beispiel von mittels Heißverstemmen verbundenen Elementen 301, 302, 303. Dabei weist das obere Element 301 (z.B. Kunststoffoberseite) Zapfen 301b auf, die durch das mittlere Element 302 (z.B. Blech mit ausgestanzten Abstrahlelementen), das untere Element 303 (z.B. Kunststoffunterseite) und beispielsweise die Leiterplatte 20 (z.B. PCB) geführt werden und an ihren Enden je zu einem Kopf geformt sind, der die Elemente des mehrteiligen dreidimensionalen Antennenmoduls 30 zusammenhält. Beispielsweise sind das mittlere Element 302 und das untere Element 303 zwischen dem oberen Element 301 und der Leiterplatte 20 eingeklemmt.
In den 9a - 9d ist ein Beispiel eines dreidimensionalen Antennenmoduls 30 mit Hohlräumen 31 dargestellt, wobei die Hohlräume 31 je eine Verbindung von Abstrahlelementen 36 in Richtung einer Aussparung 38 für einen Radarchip 22 ausbilden bzw. für eine Wellenübertragungsstrecke zur Verbindung zwischen Antennenstruktur und Aussparung 38 vorgesehen sind. 9a und 9b zeigen eine Vorderseite des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 in Draufsicht und in Perspektivansicht. Im dargestellten Beispiel ist das Antennenmodul 30 mit sieben Antennenstrukturen oder Abstrahlstrukturen dargestellt, die je vier zahnförmige Abstrahlelemente 36 aufweisen.
9c und 9d zeigen die Rückseite des dreidimensionalen Antennenmoduls 30 in Draufsicht und in Perspektivansicht. Dabei ist deutlich die Aussparung 38 zu erkennen, in welcher ein Radarchip 22 aufgenommen werden kann, sodass das dreidimensionale Antennenmodul 30 als Abschirmung für den Radarchip 22 wirkt. Von der Aussparung 38 aus führen kurze Verbindungsbereiche (z.B. zur Aufnahme von einer Leiterbahn, die einen Signalausgang/-eingang des Radarchips 22 kontaktieren kann) zu jeweiligen Hohlräumen 31. Mittels der Hohlräume 31 können jeweilige Hohlleiter 32 bzw. Wellenleiter im dreidimensionalen Antennenmodul 30 gebildet werden, die sehr nahe an den Radarchip 22 herangeführt sind. Die Hohlräume 31 führen zu jeweiligen Abstrahlstrukturen mit Abstrahlelementen 36. Die Länge und/oder Geometrie der einzelnen Hohlräume 31 bzw. Hohlleiter 32 kann unterschiedlich sein und hängt z.B. von der Positionierung der jeweiligen Abstrahlstrukturen in Relation zur Aussparung 38 für den Radarchip 22 ab.
Durch das Heranführen der Hohlräume 31 bzw. Hohlleiter 32 bis nahe an den Radarchip 22 kann erreicht werden, dass Radarsignale, die vom Radarchip 22 erzeugt werden können, durch einen Großteil des dreidimensionale Antennenmoduls 30 hindurch in einem Hohlleiter 32 geführt werden können, wodurch z.B. eine geringe Signaldämpfung im Antennenmodul erreicht werden kann, z.B. ohne das spezielle HF-Leiterplatten benötigt würden. Beispielsweise werden die Radarsignale über eine Leiterbahn vom Radarchip 22 ausgegeben und nur über eine kurze Wegstrecke (z.B. mit höheren Leitungsverlusten als im Hohlleiter 32) über die Leiterbahn zum Hohlleiter 32 geleitet. Das gezeigte dreidimensionale Antennenmodul 30 kann somit z.B. einen kostengünstigen und einfachen Aufbau einer Radarvorrichtung 10 ermöglichen.
Zusammenfassend wird gemäß einem Aspekt ein Antennendesign vorgeschlagen, das eine Positionierung der Abstrahlelemente im Übergang von Wellenleiter und Strahlformer vorsieht, was z.B. zur kostengünstigen Fertigbarkeit beiträgt und z.B. eine bessere Performance der Antenne verspricht. Der Hohlleiter kann beispielsweise erst durch den Zusammenschluss von Antenne und Leiterplatte generiert werden, wodurch das Antennendesign hinsichtlich Fertigbarkeit deutlich vereinfacht werden kann. Es müssen hierdurch z.B. keine komplexen geschlossenen Hohlleitersysteme hergestellt werden. Vorgeschlagene Konzepte können z.B. ein großserientaugliches Radarantennendesign mit Abstrahlelementen außerhalb des Wellenleiters und/oder zweiteiligem Wellenleiter ermöglichen. Gezeigte Konzepte können z.B. im Automotive-Bereich Mid-Range-Radar (MRR) verwendet werden. Die vorgeschlagene Radarvorrichtung beinhaltet z.B. alle für eine Radarantenne notwendigen Baugruppen (Wellenleiter, Abstrahlelemente, Wellenformer und Absorber) und kann z.B. durch einen kostengünstigen Fertigungsprozess in Großserie hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine dreiteilige Radarantenne vorgeschlagen, welche in einer Kunststoff-Metall-Bauweise und/oder mittels werkstoffgerechten Fügeverfahren hergestellt werden kann. Vorgeschlagene Aspekte betreffen Fertigungsverfahren für eine großserientaugliche Radarantenne mit Abstrahlelementen außerhalb des Wellenleiters. Grundsätzlich können dabei die größeren, dickwandigeren Geometrien von den filigranen Bereich durch eine Zerlegung der Antenne in drei Teile voneinander getrennt werden. Die Oberseite mit Absorber und Strahlformer und die Unterseite mit einem Teil des Wellenleiters besitzen z.B. hohe Wandstärken und werden beispielsweise im konventionellen Kunststoffspritzguss gefertigt und anschließend metallisiert. Die filigranere Lage mit den Abstrahlelementen wird z.B. aus einer Kupfer- oder Messinglegierung im Feinstanzprozess hergestellt. Der Prozess des Feinstanzens erlaubt beispielsweise scharfe Kanten und besitzt z.B. eine sehr hohe Genauigkeit hinsichtlich Maßhaltigkeit. Da die Legierung bereits elektrische leitfähig sein kann, muss hier eine Nachbehandlung nicht zwingend erfolgen.
Vorgeschlagene Verfahren können für kostengünstige, großserientaugliche Prozesse mit hoher Wiederholgenauigkeit verwendet werden. Beispielsweise können die drei separaten Teile zu einem Antennenmodul gefügt werden. Dies kann über verschiedene Technologien geschehen, beispielsweise Kleben, Schrauben, Schnapphaken, Heißverstemmen und/oder Reflow-Löten. Im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungsverfahren (z.B. aus anderen Industriebereichen bei denen ausschließlich Kunststoffteile verwendet werden, die im Nachgang metallisiert werden), kann das vorgeschlagene Fertigungsverfahren kostengünstiger sein und zur Anwendung im Automobilbereich geeignet sein.
Bezugszeichenliste

10: Radarvorrichtung
20: Leiterplatte
21: Leiterbahn
22: Radarchip
30: dreidimensionales Antennenmodul
30a: Grundkörper
30b: leitfähige Oberfläche
301: oberes Element
301a, b: Öffnung / Zapfen
302: mittleres Element
303: unteres Element
303a: Schnapphaken
31: Hohlraum
31a, b: Seitenwand
32: Hohlleiter
33a, b: Vorderseite / Rückseite des dreidimensionalen Antennenmoduls
34: Strahlformer
35a, b: Absorber
36: Abstrahlelement
37: Öffnung
38: Aussparung für Radarchip
40: Verfahren zum Bilden einer Radarvorrichtung
41: Bereitstellen eines oberen Elementes
42: Bereitstellen eines mittleren Elementes
43: Bereitstellen eines unteren Elementes
44: Verbinden der Elemente
h1, h2: Höhe des Absorbers
h3: Höhe des Hohlraums
h4: Höhe des Abstrahlelementes
b1, b2: Breite des Absorbers
b3: Breite des Hohlraums

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 2005/10077387 [0004]

Claims

Eine Radarvorrichtung (10) umfassend: eine Leiterplatte (20) mit zumindest einer Leiterbahn (21) an einer Oberseite der Leiterplatte (20); und ein dreidimensionales Antennenmodul (30), das auf der Oberseite der Leiterplatte (20) angeordnet ist, wobei in dem dreidimensionalen Antennenmodul (30) ein Hohlraum (31) eines Hohlleiters (32) der Radarvorrichtung (10) sowie ein oberhalb des Hohlraums (31) angeordneter Strahlformer (34) ausgebildet sind.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Hohlraum (31) des dreidimensionalen Antennenmoduls (30) an der Unterseite (33b) des dreidimensionale Antennenmoduls (30) angeordnet ist und nach unten hin mit einer Öffnung ausgebildet ist, wobei eine Seitenwand (31a, 31b) des Hohlraums (31) zumindest einen seitlichen Abschluss des Hohlleiters (32) der Radarvorrichtung (10) ausbildet, wobei die Leiterbahn (21) unter der Öffnung des dreidimensionalen Antennenmoduls (30) angeordnet ist, sodass die Leiterbahn (21) einen unteren Abschluss des Hohlleiters (32) ausbildet.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das dreidimensionale Antennenmodul (30) zumindest ein Abstrahlemement (36) umfasst, das in einem Verbindungsbereich zwischen Hohlleiter (32) und Strahlformer (34) angeordnet ist.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, wobei das dreidimensionale Antennenmodul (30) eine Mehrzahl an Abstrahlelementen (36a, 36b) umfasst, die zahnförmig von Längsseiten des Verbindungsbereiches aus je abwechselnd in den Verbindungsbereich hineinragen.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Radarchip (22) der Radarvorrichtung (10) auf der Leiterplatte (20) unterhalb des dreidimensionalen Antennenmoduls (30) angeordnet ist, sodass das dreidimensionale Antennenmodul (30) eine Abschirmung des Radarchips (22) bewirkt.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dreidimensionale Antennenmodul (30) ein metallisiertes oberes Kunststoffteil (301) und ein metallisiertes unteres Kunststoffteil (303) umfasst, zwischen denen als mittleres Element (302) ein elektrisch leitfähiges Blech mit Abstrahlelementen (36) angeordnet ist.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein dem Strahlformer (34) zugeordnetes Absorberelement (35a, 35b) an der Oberfläche des dreidimensionalen Antennenmoduls (30) parallel zu einer Längsseite des Strahlformers (34) bereitgestellt ist.
Die Radarvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatte (20) eine FR-4 Leiterplatte ist.
Ein dreidimensionales Antennenmodul (30) für eine Radarvorrichtung (10), das dreidimensionale Antennenmodul (30) umfassend: einen Hohlraum (31) für einen Hohlleiter (32) des dreidimensionalen Antennenmoduls (30); und einen oberhalb des Hohlraums (31) angeordneten Strahlformer (34), wobei der Hohlraum (31) an der Unterseite des dreidimensionalen Antennenmoduls (30) angeordnet ist und nach unten hin geöffnet ist und wobei der Hohlraum (31) frei von elektrisch leitfähigen Abstrahlelementen (36) ist.
Das dreidimensionale Antennenmodul (30) gemäß Anspruch 9, wobei eine Mehrzahl an zahnförmigen Abstrahlelementen (36a, 36b) in einer den Hohlraum (31) und den Strahlformer (34) verbindenden Öffnung (37) ausgebildet ist.
Das dreidimensionale Antennenmodul (30) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das dreidimensionale Antennenmodul (30) zumindest zwei miteinander verbundene, übereinander geschichtete Elemente (301, 302, 303) umfasst.
Ein Verfahren (40) zum Bilden eines dreidimensionalen Antennenmoduls (30), das Verfahren (40) umfassend: Bereitstellen (41) eines oberen Elementes (301) des dreidimensionalen Antennenmoduls (30), wobei im oberen Element (301) ein Strahlformer (34) ausgebildet ist; Bereitstellen (42) eines elektrisch leitfähigen Blechteils als mittleres Element (302) des dreidimensionalen Antennenmoduls (30), wobei in dem mittleren Element (302) zumindest ein Abstrahlelement ausgebildet ist; Bereitstellen (43) eines unteren Elementes (303) des dreidimensionalen Antennenmoduls (30), wobei im unteren Element (303) ein Hohlraum (31) für einen Hohlleiter (32) ausgebildet ist; und Verbinden (44) des oberen Elements (301), des mittleren Elements (302) und des unteren Elements (303).
Das Verfahren (40) gemäß Anspruch 12, wobei das Bereitstellen (41, 43) des unteren Elements (303) und/oder des oberen Elements (301) umfasst: Formen eines Spritzgussteils; und Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Oberfläche des Spritzgussteils mittels Oberflächenmetallisierung.
Das Verfahren (40) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das Verbinden (44) der Elemente (301, 302, 303) zumindest eines aus Verkleben, Verschrauben, Verhaken, Heißverstemmen oder Reflow-Löten umfasst.